HØJ INTENSITETS- VS. MODERAT INTENSITETS TRÆNINGS INDVIRKNING PÅ VO2maks. HOS FYSISK AKTIVE Aalborg Universitet, 5. Semester, Gruppe 544 Asger Thy Sørensen, Henriette Schak Barsøe, Hjörtur Ingi Hjartarson, Magnus Hansen, Mathias Sonsby Mouridsen, Rasmus Kokholm Pedersen, Sascha Lohse 1
TITEL: Høj intensitets- vs. moderat intensitets trænings indvirkning på VO 2maks. hos fysisk aktive TEMA: Registrering og analyse af fysisk aktivitet PERIODE: 5. Semester GRUPPE: 544 DELTAGERE Asger Thy Sørensen Henriette Schack Barsøe Hjörtur Ingi Hjartarson Magnus Hansen Mathias Sonsby Mouridsen Rasmus Kokholm Pedersen Sascha Lohse Hansen VEJLEDER: Mark de Zee OPLAGSTAL: 3 SIDEANTAL: 13 + 42 BILAGSANTAL OG ART: 1 Arbejdsblade AFSLUTTET D.: 19.12.13 2
RESUME Denne undersøgelse undersøger hvorvidt fire minutters høj intensitets træning (HIT) kan erstatte 30 minutters moderat intensitets træning (MIT). Der er foretaget to eksperimenter med VO 2maks. som målemetode, som sammenlignes med hinanden. Eksperiment 1 omhandler, hvilken effekt 30 minutters MIT, fire dage om ugen, i fire uger har på VO 2maks.. VO 2maks. steg med 121,5 ±128,9 ml/min, dog var stigningen ikke statistisk signifikant (P=0,244), da én ud af de tre forsøgspersoner i gruppen oplevede et fald i VO 2maks.. Eksperiment 2 omhandler, hvilken effekt fire minutters HIT, fire dage om ugen, i fire uger har på VO 2maks.. Her steg VO 2maks. signifikant (P=0,006) med 312,4±132,0 ml/min. Ved sammenligning er der ikke statistisk signifikant forskel på stigningerne i VO 2maks. mellem de to eksperimenter (P=0,107). Derfor konkluderes det, at der ved fire minutters HIT kan opnås samme forbedringer i VO 2maks som ved 30 minutters MIT. 3
INTRODUKTION Der er i dagens Danmark et stigende antal voksne mennesker, der er aktive under 1-2 gange ugentligt, og derved ikke overholder sundhedsstyrelsens råd om minimum at være aktive 30 minutter om dagen (Sundhedsstyrelsen, 2012). Ifølge rapporten Idræt for alle fra 2009, er den hyppigste årsag til inaktivitet for voksne over 20 år, som endnu ikke har stiftet familie, tidsmangel (Kulturministeriet, 2009). Formålet med denne undersøgelse er at mindske problemet om tidsmangel, ved at finde et alternativ til den daglige 30 minutters træning. Den mulige løsning til problemet vil i denne undersøgelse være høj intensitets træning (HIT) hvor tidsintervallet forkortes og intensiteten øges. Tidligere undersøgelser viser statistiske signifikante resultater på, at VO 2maks. kan øges ved kortere, men mere intensive træningspas. En undersøgelse med trænede løbere viste at deres VO 2maks. blev øget med 4% efter syv ugers træning, med 50% reduktion i den samlede træningsmængde. Undersøgelsen gjorde brug af 10-20-30 træningsprincippet, som bygger på 30 sekunders lav intensitet efterfulgt af 20 sekunders moderat intensitet og sluttelig 10 sekunders høj intensitets øvelse efterfulgt af pause (Bangsbo et al., 2012). En anden undersøgelse viser, at HIT sandsynligvis har en signifikant positiv effekt på det aerobe- såvel som det anaerobe energisystem, hos atleter (Tabata et al., 1996). I forlængelse af de to undersøgelser ønskes det undersøgt, hvorledes HIT som træningsmetode kan anvendes til at opnå samme sundhedsmæssige forbedringer som Sundhedsstyrelsens anbefaling. Denne undersøgelse sammenholder således effekten af fire minutters HIT og 30 minutters MIT på VO 2maks.. VO 2maks. er valgt som det parameter der måles på, da VO 2maks. beskriver et individs fysiske fitness niveau (Shiraev, 2012). Forskning på området viser at et lavt fysisk fitness niveau er den største risiko for en tidligere død (Blair et al, 1996). Det antages herved, at VO 2maks. kan bruges til at sammenholde sundhedseffekterne af henholdsvis HIT og MIT. Denne undersøgelse adskiller sig dog fra de førnævnte undersøgelser omkring HIT, ved at træningen primært består af styrkeprægede flerledsøvelser med egen kropsvægt som belastning. Styrkeprægede flerledsøvelser er valgt da det aktiverer en større mængde muskelmasse end isolationsøvelser. Den større muskelaktivering øger energiforbruget, hvorved energiprocesserne i kroppen presses (McArdle et al., 2010). Samtidig findes det relevant at træningen kan udføres på et lille areal uden brug af udstyr. I denne undersøgelse undersøges, hvilken indvirkning HIT har på VO 2 maks. ift. MIT. 4
METODE OG MATEIALER Forsøgspersoner Forsøgsgruppen bestod af 10 frivillige (se tabel 1), tre kvinder og syv mænd, alle fysisk aktive inden for forskellige områder. Tabel 1 Viser forsøgspersonernes karakteristika før træningsperioden. Tallene står som gennemsnit ± standardafvigelsen. Tallet i parentes bag ved antallet af forsøgspersoner, beskriver antallet af kvinder pr. gruppe. mer ift. at sikre den korrekte intensitet, her- Træningsform N Alder (år) Under og før træningsperioden blev nogle af forsøgspersonerne ekskluderet af forskellige årsager, f.eks. pga. skader og manglende træning. Samtlige individer fik tilsendt information om krav, varighed samt mulighed for ekskludering fra forsøg, hvorefter de udfyldte en samtykkeerklæring. I Tabel 2 ses kriterierne for inklusion og eksklusion til forsøget: Tabel 2 - Kriterier for inklusion og eksklusion. Inklusion (du kan deltage i forsøget hvis du): Træner regelmæssigt Er sund og rask Højde (cm) Vægt (kg) VO 2maks. (ml/min) HIT 5(1) 22±2 184±5,3 88±10,2 4264,5±683,7 MIT 5(2) 23±2 181±5 79,2±12,6 3641,6±899,4 Eksklusion (du kan ikke deltage i forsøget hvis du): Er elitesportsudøver Træner mere end 7 timer om ugen i gennemsnit Har en fysisk skade Har en kronisk kredsløbseller lungesygdom (astma etc.) Forsøgspersonerne blev inddelt i to randomiserede træningsgrupper. Var en forsøgsperson forhindret i at møde til træning, foregik træningen på selvvalgt lokation med tilsendt træningsprogram. Træningsforløb Begge træningsgrupper trænede fire dage om ugen i fire uger (se tabel 3). Opvarmningen for begge grupper var ens og ses på figur 1. Tabel 3 Viser træningsforløbet og tilhørende tilvænning og test. Mandag Tirsdag Onsdag Torsdag Fredag Uge 41 Tilvænning Starttest - VO 2maks. Uge 42 Starttest- VO 2maks. Høj intensitets træning (HIT) Træning Træning Uge 43 Træning Træning Træning Træning Uge 44 Træning Træning Træning Træning Uge 45 Træning Træning Træning Træning Uge 46 Træning Træning Sluttest VO 2maks. Sluttest - VO 2maks. Forsøgspersonerne påbegyndte træningen efter tilvænning og start VO 2maks. målingen. Træningsmetoden der blev brugt var Tabata. Tabata er træning med høj intensitet med otte intervaller på 20 sekunder og 10 sekunders pause imellem, i alt fire minutter (Tabata et al., 1996). Træningspassene så ud som vist i tabel 4 og tabel 5. I Tabata træningsgruppen var den ønskede intensitet maksimal intensitet. Der blev ikke anvendt nogen kontrolfor- 5
imod blev der verbalt gjort opmærksom på det ønskede intensitetsniveau både før og undervejs i træningspassene. Tabel 5 Viser hvorledes træningspassene så ud i tredje og fjerde uge af træningsperioden. Set/Ugedag Mandag Tirsdag Torsdag Fredag Tabel 4 Viser hvorledes træningspassene så ud i første og anden uge af træningsperioden. Set/Ugedag Mandag Tirsdag Torsdag Fredag Opvarmning 5-7 min. Set 1 20 Jump squats Jump lunges Jump squats Jump lunges Opvarmning 5-7 min. Set 1 20 Set 2 20 Set 3 20 Burpees Jump squats Push up hop 4:1 Spurt på stedet Push up hop 4:1 Burpees Jump squats Push up hop 4:1 Spurt på stedet Push up hop 4:1 Set 2 20 Push ups Dragon jump Push ups Dragon jump Set 3 20 Jump squats Jump lunges Jump squats Jump lunges Set 4 20 Set 5 20 Burpees Englehop Burpees Englehop Spurt på stedet Spurt på stedet Set 4 20 Høje knæløft Høje knæløft Set 6 20 Jump squats Jump squats Set 5 20 Push ups Dragon jump Push ups Dragon jump Set 7 20 Englehop Englehop Burpees Set 6 20 Burpees Set 8 20 Set 7 20 Høje knæløft Efter de to første træningsuger, blev træningsprogrammet tilpasset for at sikre en progressiv øgning i intensitet, mængde og form. Dette har mindsket risikoen for gentagne belastninger og herved skader (Bangsbo, et al. 2011). Efter ændringen så træningsprogrammet ud som vist på tabel 5. Burpees Høje knæløft Set 8 20 Burpees Moderat intensitets træning (MIT) Træningsmetoden der blev brugt var Competitive Athlete Training Zone (CATZ). I denne træningsmetode trænede individerne 30 minutter med indlagte pauser, med moderat intensitet, svarende til 70% af den målte maksimale puls i VO 2maks. starttesten. Træningspassene blev udarbejdet ud fra CATZ træningsprincipper (Liston et al., 1996). Programmet ses på figur 1. 6
Figur 1 - CATZ træningsprogram uge 1-4 7
Som ved HIT blev træningsprogrammet ligeledes i denne træningsgruppe ændret efter to uger, hvilket ligeledes ses i figur 1. Til kontrol af træningsintensiteten blev Borg skalaen anvendt ved MIT. Dette var for at kontrollere at forsøgspersonerne trænede med den givne intensitet på 70% af den målte maksimale puls. Borg skalaen blev introduceret for forsøgspersonerne med billede og uddybende forklaring ift. niveauer. Det ønskede niveau undervejs i træningspassene var niveau 13-14 på Borg skalaen, som svarer til lidt hårdt (McArdle et al., 2010). Intensiteten blev kontrolleret undervejs, ved at spørge ind og herudfra vurdere de enkeltes intensitet. Dette gav mulighed for, at vejlede forsøgspersonerne i at øge eller sænke intensiteten. Performance test VO 2maks. blev målt før samt efter træningsforløbet. Til måling af VO 2maks. er følgende måleudstyr blevet brugt: Cykelergometer (Monark Ergomedic 839 E, Sverige), pulsmåler (Polar pulsbælte, Finland, og Jaeger Oxycon Pro EKG, Tyskland), Digitalvægt (Tanita Body Composition Analyzer Model TBF 310, Japan) og iltoptagelses måler (Jaeger Oxycon Pro, Tyskland). Tilvænning På tilvænningsdagen udfyldte forsøgspersonerne et spørgeskema (se Standardiseringer), hvorefter der blev målt og afprøvet følgende: - Saddelhøjde og placering på ergometercykel - Højde - Vægt - Maskestørrelse - Startwatt vurderet ud fra pilottest og en subjektiv vurdering af de enkelte forsøgspersoners fysiologi Disse faktorer blev ligeledes tilføjet spørgeskemaet ift. standardisering. Standardiseringer For at ensarte start- og slut VO 2maks. testen, var der stillet en række kriterier ift. standardiseringer. Herunder kost- og væskeindtag og søvn, hvor forsøgspersonerne skrev ned, hvor mange timer de havde sovet, og hvad de havde indtaget op til testen. Samtlige forsøgspersoner blev bedt om, at holde samme kost- og væskeindtag samt sove samme antal timer ved sluttesten som ved starttesten. Dette for at sikre en ensretning og et sammenligneligt resultat. Start og slut VO 2maks. test På tilvænningsdagen blev forsøgspersonernes startvægt målt, og forinden sluttesten blev forsøgspersonernes slutvægt målt. 8
Opvarmningen til testen bestod af fire minutters cykling uden belastning. Herefter blev testen påbegyndt, og der blev anvendt en kontinuerlig testprotokol med gradvist stigende intensitetsintervaller uden pauser, beregnet ud fra Harbor protokollen (McArdle et al., 2010). Ved denne protokol, øgedes intensiteten med tre procent/minut. Varigheden af testen var estimeret til otte til ti minutter. Forsøgspersonerne cyklede under forsøget med selvvalgt kadence til udmattelse. Efter endt måling fulgte nedkøling, der bestod af ét til tre minutters cykling uden belastning. Statistik Der er i analysen af resultater anvendt en parret t-test for at undersøge, om der er statistisk belæg for, at forsøgspersonerne er steget i VO 2maks. efter de fire ugers træning. For at undersøge om forskellen af stigningerne i VO 2maks. for begge træningsgrupper er statistisk signifikant, er der anvendt en twosample t-test. Det antages at resultaterne er statistisk signifikante, hvis P 0,05 (Zar, 2007). RESULTATER To forsøgspersoner blev ekskluderet i løbet af træningsperioden. Årsagen var en skade hos den ene og manglende træning hos den anden. Dette betød, at der var henholdsvis tre og fem forsøgspersoner tilbage i de to grupper. Tabel 6 - Viser forsøgsid (start bogstav B=HIT gruppe, A=MIT gruppe), højde, start og slut vægt samt vægt forskel. Derudover vises start og slut VO 2maks. samt VO 2maks forskel i ml/min og i %. Forsøgs- ID Køn Højde [cm] Vægt start [kg] Vægt slut [kg] Vægt forskel [kg] VO 2maks. start [ml/min] VO 2maks. slut [ml/min] VO 2maks. forskel [ml/min] Procentvis ændring [%] BPG20 Mand 188.0 105.2 101.6-3.6 4894.5 5101.0 206.5 4.2 BCD24 Kvinde 175.0 75.0 74.6-0.4 3003.2 3298.3 295.1 9.8 BJT22 Mand 182.5 88.2 88.6 0.4 4136.3 4624.5 488.2 11.8 BTI21 Mand 190.5 90.6 91.8 1.2 4494.8 4667.2 172.4 3.8 BSP23 Mand 184.0 81.0 82.4 1.4 4793.5 5193.5 400.0 8.3 AJL24 Mand 187.0 87.2 84.8-2.4 4553.9 4668.1 114.2 2.5 ACS22 Kvinde 172.5 61.8 60.8-1.0 2407.7 2404.1-3.6-0.1 AMY23 Mand 184.0 85.4 82.2-3.2 4283.9 4537.7 253.8 5.9 9
ml/min 4800 4600 4400 4200 4000 3800 3600 3400 3200 VO 2maks udvikling fra start- til sluttest VO2 maks. start VO2 maks. slut HIT MIT Figur 2 - Viser stigningen i VO 2maks fra starttesten til sluttesten, for henholdsvis HIT gruppen og MIT gruppen. HIT starttest: 4264,5±683,7. HIT sluttest: 4576,9±678,2. MIT starttest: 3748,5±954,5. MIT sluttest: 3870±1037,9. I tabel 6 ses det, at de fem forsøgspersoner med HIT har haft en stigning i VO 2maks., mens to i MIT gruppen har haft en stigning og én et fald. Ud fra disse resultater udregnes det, at VO 2maks. for HIT gruppen er steget signifikant med 7,3% (P=0,006), mens der ikke har været en signifikant stigning i MIT gruppen (P=0,244). På figur 2 ses det, at HIT gruppen startede med en højere VO 2maks. end MIT gruppen, hvilket kan skyldes at antallet af mænd ift. kvinder ikke har været ens i de to grupper efter ekskluderingen af forsøgspersoner. Derudover ses der en forskel på stigningen af de to grupper fra start- til sluttest. VO 2maks. steg med 312,4±132,0 ml/min for HIT gruppen og 121,5±128,9 ml/min for MIT gruppen. Forskellen i stigningen mellem de to grupper er dog ikke statistisk signifikant (P=0,108). 10
DISKUSSION Undersøgelsen viste, at der ved træning med HIT kan opnås samme udvikling i VO 2maks. som ved træning med MIT hos trænede individer i alderen 20-24 år over en fire ugers træningsperiode. Dette stemmer overens med I. Tabatas undersøgelse, som fandt en signifikant stigning i VO 2maks. efter tre uger med HIT (Tabata et al., 1996). I en anden undersøgelse med en anden form for HIT, 10, 20, 30, blev der ligeledes fundet en signifikant stigning i VO 2maks. på moderat trænede løbere (Bangsbo et al., 2012). Forbedringerne i VO 2maks., i begge undersøgelser stemmer overens, selvom det er to forskellige metoder at lave HIT på. I en review artikel sammenholdes 17 undersøgelser der alle har fundet en signifikant stigning i VO 2maks. ved HIT (Kessler et al., 2012). Det er dog ikke i alle 17 undersøgelser, at effekten af HIT overstiger effekten af MIT, hvilket den heller ikke gør i denne undersøgelse. I tabel 6 ses det, at forsøgsperson ACS22 s VO 2maks. er faldet efter de fire ugers træning. Dette kan have flere årsager. Heriblandt kan det skyldes at forsøgspersonen var skadet under træningsperioden, og derfor ikke har kunnet træne samme øvelser som de resterende, hvilket har gjort, at forsøgspersonen ikke har kunnet opnå samme intensitet som de resterende MIT forsøgspersoner. Det kan formodes at dette har hæmmet forsøgspersonens udvikling. Derudover kan faldet i VO 2maks. skyldes at testprotokollen ikke har været hensigtsmæssig for denne forsøgsperson, hvilket kan skyldes fejlvurdering af startbelastningen ved VO 2maks. test. Dette kan have resulteret i en for tidlig laktatophobning ift. varigheden af testen. Dette kan ligeledes være årsagen til at P- værdien for MIT gruppen er 0,244, da de resterendes VO 2maks. er stigende. MIT gruppen består kun af tre individer, hvilket gør at udfald som dette kan ændre P-værdien, da forsøgspersonen udgør en tredjedel af træningsgruppen. For at kontrollere forsøgspersonernes intensitet under MIT, er Borg skalaen anvendt. Da dette er en subjektiv indikator og vurdering af arbejdsintensiteten, og da individers opfattelse af intensitet er forskellig, kan dette være en udfordring ift. ensretning af arbejdsintensiteten. Derudover kan der i MIT være opnået forskellig intensitet under øvelserne, da øvelserne har været forskellige. Dog var målet med træningen, at der skulle opnås en gennemsnitlig moderat intensitet per øvelse. For at opretholde den ønskede intensitet, blev forsøgspersonerne påmindet om Borg skalaens retningslinjer for den givne intensitet. 11
Dette gjorde at forsøgspersonerne så vidt muligt arbejdede med den ønskede intensitet. Flere af forsøgspersonerne cyklede ikke i de ønskede otte til ti minutter, som de skulle ifølge testprotokollen. Forsøgspersonerne som ikke opnåede at cykle i det ønskede interval, kan have startet på en forkert startbelastning. Havde tilvænningen indeholdt en fuld test af protokollen, kunne startbelastningen justeres, således forsøgspersonerne opnåede VO 2maks. inden for den givne tidsinterval. Træningen, både med MIT og HIT, bestod af flerledsøvelser der involverede størstedelen af skeletmuskulaturen, derudover blev egen kropsvægt anvendt som belastning. VO 2maks. blev målt på en ergometercykel. Var testen foretaget på et løbebånd eller en romaskine, vil det formodes at VO 2maks. værdierne ville have været anderledes. Resultaterne formodes at have været mere sigende, ift. udviklingen fra starttest til sluttest, hvis testen havde været udført på løbebånd eller romaskine, cyklen aktiverer ikke i samme grad samme muskulatur som anvendt under træningsperioden. Dette anses dog ikke som et problem, da denne undersøgelses resultater allerede viser en udvikling i VO 2maks. og da der sammenlignes fra start til slut. I I. Tabata s undersøgelse varede træningsperioden seks uger, hvor denne undersøgelse varede fire uger (Tabata et al., 1996). Havde træningsperioden haft en længere periode, kan det formodes at resultaterne havde set anderledes ud. Her kunne forskellen fra starttesten til sluttesten have været større. Dog viser resultaterne at der er en udvikling ved begge grupper, selvom træningsperioden er kortere. Dette stemmer overens med I. Tabata s undersøgelse, hvor der efter tre uger blev fundet en signifikant stigning i VO 2maks. (Tabata et al., 1996). I denne undersøgelse er der bl.a. brugt styrkeøvelser til at opnå den høje intensitet i træningerne. Derfor kunne der, i en anden undersøgelse, foretages styrketests for at undersøge udviklingen i muskelstyrke og derved undersøge om der er flere fordele ved at lave HIT med styrkeøvelser. Derudover kunne der foretages tests på andet end VO 2maks.. Her tænkes der f.eks. på blodtryksmålinger, glukose tolerance eller Dual Energy X-ray Absorptiometri (DEXA) scanning for at undersøge andre sundhedsaspekter ved HIT. Derved kunne der opnås et bedre indblik i om det kun er i VO 2maks. der sker samme udvikling ved HIT som ved MIT. I et samfunds- og sundhedsmæssigt perspektiv, kan samme træningseffekt, målt på VO 2maks., opnås gennem en kortvarig 4 minutters HIT, som ved en 30 minutters MIT. 12
REFERENCELISTE Anbefalinger om fysisk aktivitet til voksne (18-64 år), http://sundhedsstyrelsen.dk/da/sundhed/fysisk-aktivitet/anbefalinger/voksne, 2012 [20.09.2013]. Bangsbo, J. & Gunnarson, T.P. 2012, The 10-20-30 training concept improves performance and health profile in moderately trained runners, J Appl Physiol, vol. 113, pp. 16-24. Bangsbo J. & Michalsik, L., 2011Anaerob og aerob træning, 1. Udgave, 5 opslag, Rounborgs grafitiske hus. Blair, S. et al. 1996, Influences of cardiorespiratory fitness and other precursors on cardiovascular disease and all-cause mortality in men and women, JAMA, 276:205. Idræt for alle: Breddeidrætsudvalgets rapport baggrund og analyse, 2009, Kulturministeriet, Kbh. Kessler, H.S., Sisson, S.B. & Short, K.R. 2012, The Potential for High-Intensity Interval Training to Reduce Cardiometabolic Disease Risk, Sports Med, vol. 42, issue 6, pp. 489-509. Liston, J. et al. 1996, Catz Teaching the basics of movement and physical activity, CATZ, LLC McArdle, W.D., Katch, F.I. & Katch, V.L. 2010, Exercise Physiology - Nutrition, energy, and human performance, Walters Kluwer. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, PA. Shiraev, T. & Barkley, G. 2012, Evidence based exercise clinical benefits of high intensity interval training, Australian Family Physician, Vol. 41, No. 12, pp. 960-962. Tabata, I. et al. 1996, Effects of moderate-intensity endurance and high-intensity intermittent training on anaerobic capacity and [spacing dot above] VO2max, Medicine &Science in Sports & Exercise, vol. 28, issue 10, pp. 1327-1330. Zar, Jerrold H., 2007, Biostatistical analysis 5th edition, Pearson International Edition 13